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Strutture per l'irregimentazione delle acque in muratura armata di blocchi di calcestruzzo

La ricerca di tre anni (2017-2020) volta a mitigare la crisi idrica nelle aree marginali dell'Africa sub-sahariana, attraverso la riparazione e il miglioramento delle prestazioni di strutture diffuse e di piccole dimensioni per l'irreggimentazione di corsi d'acqua torrentizi. Ecco alcune soluzioni adottate.

Mitigazione crisi idrica: uso di barrages (sbarramenti) per i corsi d'acqua

Le strutture usate per l'irregimentazione di corsi d'acqua, conosciute anche con il nome francese di barrages (sbarramenti) o con quello inglese di sand dams (dighe di sabbia), sono ricostruite in blocchi di calcestruzzo in muratura armata, autoprodotte mediante formatura manuale in stampi di acciaio.

La ricerca internazionale è stata guidata dal Dipartimento di Architettura dell'Università Roma Tre (Direttore Scientifico prof. Adolfo F. L. Baratta), in collaborazione con l'École supérieure d'ingénierie, d'architecture et d'urbanisme di Bamako, in Mali.

Inoltre, ha coinvolto un finanziatore privato (Romagna Acque Società delle Fonti SpA), due cooperatori internazionali (Gente d'Africa onlus e AES Architettura Emergenza Sviluppo) e CEFMECTP, ente italiano per la formazione e la sicurezza in edilizia. L'obiettivo principale della ricerca è stato il miglioramento delle prestazioni (ancora in fase di monitoraggio) di due barrages nella regione di Kayes in Mali.

Inoltre, questi interventi sono stati realizzati in collaborazione con le maestranze locali, con l'obiettivo di addestrare i maliani all'utilizzo della tecnologia della muratura armata in blocchi di calcestruzzo: è stato loro insegnato come utilizzare i blocchi di cemento in tutte le fasi del processo costruttivo, dalla produzione del calcestruzzo in condizioni ambientali estreme, alla sagomatura degli elementi, ai procedimenti di essiccazione naturale, ed infine alla posa in opera.

I risultati della ricerca sono sia diretti che indiretti. Tra i risultati diretti, oltre alla ricostruzione delle dighe e alla formazione delle maestranze locali, si segnala il reintegro delle falde acquifere con conseguente alimentazione dei pozzi per circa 20 villaggi, corrispondenti a circa 30.000 persone. I risultati indiretti includono la creazione di alcune attività micro-imprenditoriali, principalmente legate all'allevamento e alla vendita di pesci, oltre alla coltivazione estensiva di riso, utilizzato per il consumo locale e per la vendita o lo scambio con altri beni e servizi.

Infine, verranno fatte una serie di considerazioni sui cambiamenti microclimatici finalizzati alla mitigazione delle temperature, attualmente oggetto di monitoraggio.

Grave crisi idrica in Mali: le cause 

Il Mali è un Paese dell’Africa occidentale, privo di sbocchi sul mare, occupato per il 51% da deserto, afflitto da decenni da una grave problematica idrica, derivante principalmente dalla sua conformazione idrologica: circa il 47% della superficie totale del Mali è costituita dal bacino del Niger, il fiume Senegal abbraccia l’11% del territorio e il bacino del Volta corrisponde all’1% della superficie del Paese.

Su 4.200 km di lunghezza, il Niger insiste nel Paese per 1.700 km contribuendo per 35 km3/anno, ovvero il 70%, alle risorse idriche superficiali, un terzo delle quali vengono disperse per evaporazione.

Le risorse idriche rinnovabili, presenti nel sottosuolo, sono stimabili intorno ai 20 km3/anno, mentre la parte in comune tra le acque superficiali e quelle sotterranee è circa la metà. Pertanto, l’insieme del volume di risorse idriche rinnovabili del Paese è pari a 60 km3/anno, mentre ammontano a 40 km3/anno quelle risorse idriche superficiali in ingresso nel Paese, per la maggior parte dalla Nuova Guinea (33 km3/anno) e dalla Costa d’Avorio (7 km3/anno).

Per lo sfruttamento di tali risorse, il Paese conta sulla presenza di cinque dighe, per una capacità totale di 13,8 km3 d’acqua. Tuttavia, solo il 5% delle risorse idriche rinnovabili viene sfruttato e la quasi totalità proviene dalle risorse superficiali, disponibili solo da giugno a dicembre. I prelievi per le comunità provengono da risorse idriche sotterranee a eccezione di Bamako, la cui acqua viene prelevata dal fiume Niger.

Il motivo per cui le sotterranee sono così poco sfruttate è da ricercarsi in:

  • alimentazione irregolare delle falde;
  • difficoltà nella localizzazione delle falde;
  • costi elevati del prelievo idrico.

Inoltre, la complessità dell’apparato di gestione non contribuisce alla semplificazione della politica idrica: sono competenti a vario titolo ben tre ministeri, ciascuno con una serie di organi subordinati, senza contare le agenzie che si relazionano con le proprie omologhe transfrontaliere.

L’intricato contesto di organismi direttivi ha originato un altrettanto complesso quadro normativo che contribuisce alla scarsa ottimizzazione. Inoltre, le importanti risorse idriche risultano mal distribuite, sul territorio e nel tempo, a causa della forte stagionalità: il tasso di accesso all’acqua potabile in Mali è del 61% nelle aree rurali e del 69,2% nelle aree urbanizzate.

I cambiamenti climatici impattano fortemente sulla crisi idrica in tutta l’Africa Subsahariana e le temperature medie, tra i 27 e i 30°C, non descrivono la situazione: nel 2015 la temperatura massima registrata è stata di 51°C e la minima di soli 10°C. La stagione delle piogge varia in funzione della latitudine, condizionando così la piovosità che nelle aree prossime al Sahara è di soli 50 mm/anno, nell’area del Sahel è compresa tra 100 e 1.100 mm/anno, mentre nel sud del Mali supera i 1.100 mm/anno [5]. Inoltre, a causa dei cambiamenti climatici, tra il 1960 e il 2015 le temperature medie sono aumentate di 1,2°C, accompagnate da un’aspettativa futura di crescita, con i differenziali maggiori nel Kayes. In questo senso, l’impatto sulle risorse idriche sarà consistente: si assisterà alla riduzione del tasso di incremento delle risorse sotterranee contemporaneamente alla necessità di farvi ricorso.

Accresceranno insicurezza alimentare e malnutrizione, con conseguente aumento della mortalità e riduzione dell’aspettativa di vita.

Inoltre, il Mali subisce la difficile situazione politica legata al conflitto interno che ha provocato la migrazione forzata di quasi 148.000 abitanti. Operare per la razionalizzazione e il miglioramento della gestione delle risorse idriche, soprattutto a livello locale, favorirebbe la sicurezza alimentare, con la conseguente riduzione della mortalità. Migliorare l’economia agro-pastorale del Paese significherebbe ridurre i fenomeni di instabilità politica, producendo, nel tempo, una riduzione dei moti di rivolta popolare. Pertanto, la leva del miglioramento idrico è quella in grado di migliorare le condizioni di vita nel Paese e ridurre i fenomeni migratori.

Materiali e metodi

La ricerca triennale (2017-2020) nasce dall’accordo di collaborazione culturale e scientifica tra la onlus Gente d’Africa e il Dipartimento di Architettura dell’Università degli Studi Roma Tre (Responsabile Scientifico Prof. Adolfo F. L. Baratta, Responsabile di unità operativa Prof. Fabrizio Finucci), avente come scopo l’estensione di linee guida per la costruzione di infrastrutture dedicate alla sanità, all’alimentazione e all’acqua, in autocostruzione, nelle aree depresse dell’Africa subsahariana.

Con lo scopo di intervenire specificatamente per la mitigazione della crisi idrica in Mali, i due partners hanno trovato la collaborazione operativa di Romagna Acque Società delle Fonti S.p.A., principale finanziatore delle missioni, e di AES Architettura Emergenza Sviluppo, associazione noprofit fondata nel 2016.

Inoltre, dal 2019 è attivo un programma di collaborazione internazionale tra il Dipartimento di Architettura dell’Università degli Studi Roma Tre e l’Ecole Superieure d’Ingénierie d’Architecture et d’Urbanisme (ESIAU) di Bamako (Responsabile Scientifico: Prof. Abdoulaye Deyoko).

Tale collaborazione si propone di programmare, progettare e costruire piccole e medie infrastrutture, a prevalenza idraulica, in aree urbane e rurali.

In particolare, le strutture di piccole dimensioni prendono il nome di barrages, sbarramenti con funzione di diga, dotati di chiuse per il controllo degli allagamenti.

La ricerca è stata articolata in fasi, ciascuna delle quali portata a compimento da uno o più partners:

  1. analisi. Individuazione dei caratteri architettonici, tecnologici, strutturali e ambientali condizionanti le scelte progettuali; adozione di appropriate metodologie di indagine con lo scopo di individuare soluzioni morfologiche, funzionali e tecnologiche per la selezione di tecniche costruttive adatte a rispondere al profilo esigenziale; valutazione economica delle soluzioni individuate e formulazione del bilancio costi/benefici;
  2. proposta progettuale ed esecuzione delle opere. Le due Istituzioni universitarie si sono occupate della progettazione delle opere, a cominciare dalla progettazione degli elementi e dei componenti, fino all’opera completa. Questa fase ha visto il coinvolgimento di studenti, ricercatori e docenti con finalità di scambio culturale teorico/pratico. Le associazioni coinvolte si sono occupate dei rapporti istituzionali e degli aspetti logistici, mentre il partner finanziatore ha supportato l’attività propositiva mediante il proprio know-how;
  3. 3. raccolta e disseminazione dei risultati. Le associazioni coinvolte, in particolare Architettura Emergenza Sviluppo, si sono occupate della promozione e comunicazione dell’iniziativa che è stata presentata in un Convegno Internazionale tenutosi il 15 settembre 2018 presso il Dipartimento di Architettura dell’Università degli Studi Roma Tre ed esposto all’EXCO 2019, manifestazione svoltasi a Roma e dedicata alla cooperazione e allo sviluppo delle aree depresse;
  4. monitoraggio dei risultati. Attualmente in corso di svolgimento.
    Infine, l’Ateneo italiano e quello maliano hanno puntato sull’apertura del Programma Erasmus oltre i confini europei, attuata dalla Commissione Europea mediante la Key Action 107, International Credit Mobility, rispondendo alla Call 2019 e vedendosi assegnare il finanziamento per lo svolgimento delle attività di collaborazione culturale e scambio didattico internazionale.

Barrages autocostruiti in muratura armata di blocchi di calcestruzzo

In Africa e in molti Paesi del mondo, i barrages favoriscono il rimpinguamento della falda acquifera [10]. Sono strutture di contenimento classificabili in due tipologie, in funzione della capacità di convogliare le acque sotterranee e/o quelle superficiali:

  • barrages interrati, realizzati a seguito di uno scavo fino a uno strato di terreno sufficientemente compatto. Esso consente di impostare una fondazione ordinaria di dimensioni contenute ed evita che l’acqua penetri a profondità maggiori, determinando la quota della falda acquifera;
  • barrages di superficie, seguono il medesimo principio, tuttavia si impostano su una fondazione realizzata a pochi centimetri dal piano di campagna e sono progettati per arrestare il corso d’acqua in superficie.
    La struttura, dal funzionamento semplice ma efficace, limita al minimo l’impatto ambientale, poiché le sue ridotte dimensioni favoriscono il deflusso delle acque che sopravanzano il barrage, evitando di prosciugare la falda a valle. Entrambe le strutture utilizzano tecniche costruttive povere e principi tecnici intuitivi, basati sulle disponibilità locali. Pertanto, soprattutto i barrages di superficie risultano essere delle strutture deboli, capaci di resistere alla spinta dell’acqua solo per forma e non per materiale, spesso con un impianto fondale insufficiente.Inoltre, la scarsa capacità di tramandare la tecnica costruttiva, insieme alla scarsa cultura della manutenzione, impediscono il corretto propagarsi di una “regola dell’arte”. La ricerca ha previsto la ricostruzione e il monitoraggio di due barrages, rispettivamente in prossimità del villaggio di Toumbouba e del villaggio di Kofeba, vicini a Kita, capoluogo della regione del Kayes a 200 km da Bamako. Entrambi sono barrages di superfice e sono stati realizzati in muratura armata e contraffortata di blocchi in calcestruzzo.
Schema dei due tipi di barrage a confronto.
Schema dei due tipi di barrage a confronto.

..Continua a leggere sul pdf.

Nel pdf puoi trovare:

INDICE

3.1 Preparazione di blocchi in calcestruzzo alle alte temperature
3.2 Il barrage di Toumbouba
3.3 Il barrage di Kofeba
4 Risultati della ricerca
5 Conclusioni
Bibliografia


Questo articolo è tratto dalle MEMORIE di CONCRETE 2022, sesta edizione della manifestazione

Leggi il resoconto dell'intero evento.

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